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高性能Java系统实现与调优.pdf

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数年Java经验与学习总结 历时三年完善 原理 阿姆达尔定律 使用多核CPU对系统进行优化，CPU数量越 木桶原理多，串行化比重越低，则优化效果越好。 性能指标与性能表现 •执行速度 •执行时间 •程序反应是否迅速，响应时间是 •CPU时间否足够短 •内存分配 •内存分配•是否过多地消耗内存或者存在泄 漏。 •磁盘吞吐量•启动时间 •启动到可正常处理业务需要花费 •网络吞吐量多长时间 •负载承受能力 •响应时间•系统压力上升时，系统执行速度、 响应时间上升曲线是否平缓 思路 路线——区域 设计调优 代码调优 深入=精细 JVM调优 基本=高效收益比低 数据库调优 收益比高 操作系统调优 第一篇实现高性能JAVA系统 第一准则 •良好的编程习惯易读 性能 –前提：满足性能要求易维护? 要求 –很多很好的程序设计模式 –阅读优秀的代码，形成习惯 •优化的第一准则：不要优化 •优化的第二准则（仅限于专家），还是不 要优化 –from《架构之美》 设计代码 JVM 架构设计 •分而治之 –可对各部分进行最佳优化 –分层 –分区 –分模块 •高性能架构 –应用无状态 –有效使用缓存 –应用垂直拆分 –数据库垂直拆分 –异步通信 –非结构化数据存储如HBase、Cassandra等NoSQL 程序设计 •空间换时间 •时间换空间 •性能设计模式 •多核下并发设计 空间换时间 •Buffer –缓解应用程序上下层之间的性能差异 –BufferedWriter/..InputStream/..OutputStream •Cache –暂存处理结果（数据），减少重复处理的时间 –EhCache/OSCache/JBossCache –分布式缓存Memcached/Redis/TT/Terracotta… •复用 –对象池 –数据库连接池(c3p0/proxool) 时间换空间 •算法优化 –压缩数据，减小网络传输等，如lzo，snappy –数据量大，容易swap，优化算法，减少存储需 求 •一般在嵌入式设备中 –硬件的快速发展，问题越来越小 性能设计模式 •单例模式——减少GC –频繁使用的对象 –大对象 •代理模式 –延迟加载 –远程调用的网络代理 –屏蔽安全处理弱的组件 –动态加载技术（JDK反射、CGLIB、Javaassist、ASM） •享元模式 –共享对象：复用大对象、节约空间和时间 –SaaS 性能设计模式 •装饰者模式 –分离性能组件和功能组件 –增强：比如增加buffer等 •观察者模式 –通过事件监听、通知发布 –同步变异步 •ValueObject模式 –将需要交互的信息封装为一个对象 –减少网络/远程传输的交互次数 性能设计模式 •业务代理模式 –JEE的远程调用模式 –将业务流程封装在前台系统 多核下并发设计——模式 •多线程设计模式 –Future •异步处理，实现：JDK中的FutureTask –Master-Worker •分解子任务并行执行，Master进程不需要等待所有子任 务完成就可以部分汇总 –GuardedSupension •仅当服务器有处理能力才服务，一般通过队列缓冲 –不变模式 •通过回避多线程竞争来处理并发控制 –生产者-消费者 •核心组件：共享内存缓冲区 多核下并发设计——JDK并发框架与优化 •Executor框架 –Executors工厂类 –内部都是实现了ThreadPoolExecutor •优化线程池大小 –线程池大小：Nthreads=Ncpu*Ucpu*(Wait/Compute) •CopyOnWriteList –读取操作相比直接同步提高一倍以上性能 –用于读多写少 •CocurrentHashMap •ConcurrentLinkedQueue –高并发能保持良好性能 •BlockingQueue –简化多线程间数据共享 •并发Deque –LinkedBlockingDeque，性能低于LinkedBlockingQueue –ArrayDeque、LinkedList不是线程安全的 多核下并发设计——并发控制方法 •volatile –保证所有线程都即时写回主内存 –server模式下不使用volatile的有趣现象 •synchronized –notify，wait.. •ReentrantLock –可中断、可定时 –公平、非公平 –要主动释放 –lock、lockInterruptibly、tryLock、unlock •ReadWriteLock –读写分离、提高并发 •Condition –与lock关联的，lock.newCondition可获得 –await、